電泳

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電泳(electrophoresis),荷電顆?;?a href="/w/%E5%88%86%E5%AD%90" title="分子">分子在電場中的泳動。1927年A.蒂塞利烏斯設(shè)計完全在液相中泳動的移動界面電泳,開創(chuàng)了電泳法分離蛋白質(zhì)的先例。 將待分離蛋白質(zhì)溶液置于U形管中,其上覆以緩沖溶液,兩端通以電流。在電泳時,各蛋白質(zhì)向其相反電極的方向移動,通過光學折射系統(tǒng),可察見各蛋白質(zhì)移動的界面。但此法構(gòu)造復雜,價格昂貴,難以普及使用。隨后在固相支持體中進行帶狀電泳,又設(shè)計出等電聚焦電泳、免疫電泳等,電泳技術(shù)日臻完美,應(yīng)用范圍日趨廣泛。在臨床醫(yī)學中可利用電泳分析電液蛋白質(zhì)各組分(如血漿脂蛋白)的比例失調(diào),或某組分的丟失(如無γ球蛋白血癥),或某異常成分(如異常血紅蛋白)的出現(xiàn),有助于診斷許多疾病。對蛋白尿的鑒別診斷亦頗有幫助。利用雙向電泳可將細胞內(nèi)上千種蛋白質(zhì)成分分開,這一技術(shù)已開始應(yīng)用于臨床醫(yī)學以診斷疾病。

原理

分子在電場中的泳動速度 (v)決定于其外加電場強度(E),以及與其分子的大小形狀關(guān)連的摩擦系數(shù)(┃)和荷電狀況(q)

v=Eq/┃

在電泳過程中,外加電場強度 (E)是恒定的,分子的泳動速率(μ,單位電場下的遷移速度)等于q/┃,分子荷電多,顆粒小,呈球狀(而非纖維狀)者,泳動速率快;反之則慢。故電泳可將各種不同的蛋白質(zhì)分開,通過染色可顯出各蛋白質(zhì)的區(qū)帶。鑒于同種蛋白質(zhì)分子在同一電泳條件下的泳動速率必然相同,因此電泳可用以確定蛋白質(zhì)的純度;若與已知的標準蛋白質(zhì)同時電泳,還可鑒定該蛋白質(zhì)。

種類

電泳可按不同的標準分類:

①  按照電泳支持體的不同,發(fā)展成各種帶狀電泳。如支持體為濾紙者稱紙上電泳,其他的支持體尚有醋酸纖維薄膜,淀粉凝膠,聚丙烯酰胺凝膠(由丙烯酰胺甲叉雙丙烯酰胺聚合而成,因二者的濃度及比例不同,可構(gòu)成大小不同的凝膠孔徑),以及瓊脂糖凝膠等(因瓊脂糖凝膠孔徑大,適用于分離大分子核酸)。通常血漿蛋白質(zhì)在紙上電泳或醋酸纖維薄膜電泳中,可分成清蛋白、α 球蛋白、β球蛋白及γ球蛋白諸帶;而在聚丙烯酰胺凝膠電泳中則可進一步分成三十余條帶。

②  按照分子的荷電狀況的不同,發(fā)展成二類。等電聚焦電泳(IEF),是將兩性電解質(zhì)固定于支持體上,外加電場時,因處于各部位上的兩性電解質(zhì)受兩端電場強度的影響不同,其解離狀態(tài)不一,形成了一系列的pH梯度。當?shù)鞍踪|(zhì)泳動至某部位,該部位的pH正好與其等電點相同時,該蛋白質(zhì)就在該處停留不動,這樣可將不同等電點的蛋白質(zhì)分開。SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳。 這是蛋白質(zhì)在含有十二烷基磺酸鈉 (SDS)的緩沖液中進行電泳。蛋白質(zhì)分子均因帶上SDS而荷負電。 平均每克蛋白質(zhì)約結(jié)合1.4克SDS,且蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)均被破壞而變性伸展,形狀一致,因此泳動速率只與分子的大小有關(guān)??山枰詼y定蛋白質(zhì)的分子量。

③  聯(lián)合兩種不同的電泳方式。 雙向電泳即 SDS-IEF凝膠電泳。這是基于IEF對泳動率的決定因素是分子的電荷;而 SDS電泳則是基于分子量的大小。故若首先進行IEF,然后換成垂直方向,進行SDS電泳,兩者配合,在同一張凝膠片上可同時分離上千種蛋白質(zhì),轉(zhuǎn)移電泳。這是因為在凝膠電泳后難以用免疫化學酶反應(yīng)染色,也難以對核酸進行雜交鑒定。乃通過轉(zhuǎn)移電泳,將凝膠上已分開的各帶,通過轉(zhuǎn)移電泳,轉(zhuǎn)移至硝酸纖維素薄膜上,方可進行特殊染色,或分子雜交,或進一步進行序列分析等。

近年來電泳技術(shù)更向微量化,快速化,自動化及高分辨力發(fā)展,如毛細管電泳等,成為生物化學實驗研究中最重要的手段之一。

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